基于2000—2016年国家科技奖励获奖项目的食品科学研究进展

2000—2016年共有74项食品科研成果获得国家科技奖励,其中技术发明奖16项、科技进步奖58项。文章分析了获奖成果领域分布与单位情况,梳理了在食品生物化学、食品加工、食品安全、贮藏保鲜、发酵酿造等方向的研究进展,提出应更加重视基础研究,提升食品科学原始创新水平,实现国家自然科学奖的突破;同时聚焦全产业链品质质量过程控制,研发食品加工关键工艺与核心技术,创制新型装备与技术标准,为食品应用研究提供科技支撑。     

不同材质微芯片内细胞生长状态分析

微系统技术在细胞生物学方面的研究中已得到广泛应用。了解细胞在微系统芯片内的生长状态,对于利用微系统技术进行细胞研究有重要的指导意义。玻璃和聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）是目前制作细胞培养微芯片的主要材料。通过向以二者为基底材料制作的细胞培养微芯片内导入内皮细胞进行培养,利用实验室构建的细胞成像分析系统观察和分析细胞在不同基底材料的芯片内5天的增殖情况,同时研究了基底材料的预处理方法以及培养基对细胞增殖的影响。     

Dynamin-I的功能结构域及其在突触囊泡内吞过程中的作用

在神经系统中,突触是神经元间信息传递的桥梁.突触囊泡通过胞吐和内吞作用完成一次突触囊泡循环.Dynamin-I(又称发动蛋白-1),为三磷酸鸟苷酶(GTPase)家族的一员,由四个功能结构域组成,分别为N末端GTPase域、普列克底物蛋白同源域、GTPase效应结构域和C末端脯氨酸和精氨酸富集域.目前大量研究证明,dyanmin-I的四个功能结构域各自具有特定的功能、接受不同的调控机制,在突触囊泡胞吞过程中发挥重要作用.因此深入研究dyanmin-I的四个功能结构域以及其在突触囊泡内吞过程中的生理调控的方式和位点,具有重要的理论和实践意义.     

基准剂量软件BMDS中连续模型的研究

对美国环境保护署开发的基准剂量软件BMDS的2.1.1版中连续模型进行了剖析,详细介绍了模型形式;参数初始值的设置、估计方法、标准误、置信上下限;全模型、残差模型和拟合模型的对数似然函数、模型的显著性检验;各剂量下概率的预测、残差;两种风险模式下基准剂量的计算方法,并将计算结果与BMDS软件的计算结果进行比较,结果表明本文介绍的计算方法的正确性,为下一步进行软件设计奠定了理论基础.     

人工湿地与环境卫生安全

人工湿地是国内外应用较为广泛的一种污水处理技术。近年来,人工湿地的环境卫生安全问题越来越受到人们的关注。人工湿地中病原微生物的去除或失活受到诸多因素的影响,其过程和机制与传统的二级污水处理工艺有较大区别,选择适宜的指示微生物和病原微生物并研究其行为是进行人工湿地环境卫生安全评价的关键。本文论述了病原微生物在人工湿地中的归宿以及人工湿地可能对环境卫生安全造成的影响,综述了国内外的研究现状,指出了该方面研究的必要性和迫切性。     

温度和紫外辐射胁迫对西藏飞蝗抗氧化系统的影响

为探讨西藏飞蝗(Locusta migratoria tibetensis Chen)对环境的适应机制,报道了温度和紫外辐射胁迫对西藏飞蝗抗氧化系统影响。以西藏飞蝗成虫为试材,研究5—20℃低温、30—45℃高温胁迫和紫外线辐射对其抗氧化酶活性和膜脂过氧化物丙二醛(MDA)含量的影响。在5—20℃低温胁迫下,成虫体壁和消化道超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量分别随温度降低而升高;在30—35℃高温胁迫下,成虫SOD、POD和CAT活性分别随温度升高而升高,当温度超过35℃时,3种氧化酶活性均下降。长波紫外辐射(UV-A)和中波紫外辐射(UV-B)对处理后24h和72h成虫的SOD活性的影响大于可见光,在UV-A、UV-B和可见光3种光波长处理下,成虫的POD和CAT活性随光照时间的延长而增加,其中UV-B对两种酶活性影响大于UV-A和可见光,表现为UV-B处理组>UV-A处理组>可见光处理组;UV-A和UV-B处理能导致虫体体壁MDA含量明显升高,且对脂质过氧化的诱导存在时间效应;雌虫体壁、雌虫消化道、雄虫体壁和雄虫消化道的MDA含量分别在UV-B72h、UV-A72h、UV-A72h和UV-B72h达最大值0.72、0.88、0.66和0.94 nmol/g鲜重。在20—5℃低温胁迫下,西藏飞蝗成虫抗氧化酶活性升高,能较好的保护自身免遭活性氧自由基的伤害;西藏飞蝗对高温忍耐力差,在高于35℃高温胁迫下,成虫SOD、POD、CAT活性均下降;在长波和中波紫外辐射下,西藏飞蝗抗氧化酶活性显著升高,是西藏飞蝗对紫外线辐射强度大的青藏高原的一种重要适应。     

SPR生物传感器研究缺乏3′→5′核酸外切酶活性的DNA聚合酶对DNA的分子识别功能

Taq聚合酶 (Taq pol)、失去核酸酶结构域的鼠白血病逆转录酶 (MMLV RT－) 和人源的聚合酶β(pol β) 缺少3′→5′外切核酸酶活性. 利用表面等离子激元共振 (SPR) 生物传感器,研究了Taq pol与引物末端完全匹配和含有1、2、3个错配碱基的DNA 模板-引物 (T-P) 的结合动力学,并分析比较了在“正确”或“错误”dNMP环境中Taq pol和引物末端完全匹配的DNA T-P的结合. 实验结果表明,随着引物末端错配碱基逐个增加,Taq pol和DNA的结合亲和力呈下降趋势,说明增强和引物末端完全匹配的DNA T-P的亲和力是Taq pol选择正确配对碱基的途径之一. 在 “错误”的dNMP环境中, Taq pol与DNA T-P的结合动力学能够用简单的1∶1 Langmuir模型进行拟合,但是MMLV RT－与DNA T-P的结合动力学可能存在构象变化. 而在“正确”的dNMP环境中,Taq pol或MMLV RT－与DNA T-P的结合符合构象变化模型,而且亲和力常数分别是无dNMP时的20倍和64倍,说明“正确”的dNMP诱导酶 (Taq pol或MMLV RT－) - DNA复合物发生构象变化,大大增强了酶-DNA复合物结合的紧密程度. 在存在大量dNMP的环境中, pol β与DNA T-P的结合动力学明显与缺乏dNMP时相异, pol β和DNA的亲和力显著增强.     

盐度和温度对中华虎头蟹(Orithyia sinica) 存活和摄饵的影响

进行盐度和温度对中华虎头蟹存活和摄饵影响的试验,结果发现,盐度骤变时,盐度15—408d后蟹存活率100％。盐度10—45蟹能摄饵,日平均摄饵量达1．31g以上;盐度20—40是蟹适宜摄饵盐度,日平均摄饵量达3．65g以上;盐度30—35蟹摄饵最佳,日平均摄饵量达5．24g以上。盐度渐变时,盐度15—55蟹8d后存活100％;盐度5—50蟹能摄饵;盐度25—35为蟹摄饵适宜盐度,日平均摄饵量达4．13g以上;盐度30为最佳盐度,日平均摄饵量达4．53g。温度骤变时,10—30℃7d后蟹100％存活。10—35℃蟹能摄饵,日平均摄饵量达1．10g以上;20—30℃蟹摄饵最佳,日平均摄饵量逐渐增加,达8．76g以上。温度渐变时,0—30℃蟹7d后100％存活,35℃蟹存活率达80％。10—35℃蟹能摄饵;20—30℃蟹摄饵较佳,日平均摄饵量达12．61g以上;250C蟹摄饵最佳,13平均摄饵量达14．35g。     

基于玻璃基底的细胞培养芯片研究

目的：为了对细胞进行长期观察和培养,研究细胞培养芯片的制作以及其与温度控制装置、进样系统、信号检测系统等的整合。方法：以商品化的氧化铟锡（ITO）透明导电玻璃为芯片加工的基质材料,利用光刻胶AZ4620作为玻璃湿法刻蚀的掩模层,并应用玻璃湿法刻蚀过程中的钻蚀效应,快速、低成本地加工细胞培养芯片;将此芯片与聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜经氧等离子体作用后共价结合,整合温度控制系统、进样系统、信号检测系统等。结果：获得了可用于细胞培养的微系统,实现了对猪髂骨动脉内皮细胞（PIEC）在芯片内至少3d的观察和培养。结论：制备的芯片能够用于细胞的长期观察和培养,为研究细胞迁移特性等提供了有效工具。     

UV-B增强下施硅对水稻抽穗期生理特性日变化的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下施硅对水稻抽穗期光合和蒸腾生理相关参数日变化的影响.光辐射设对照(自然光,A)和UV-B辐射增强(比自然光增加20%,E)2个水平;硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 不施硅条件下(Si₀),UV-B增强处理的净光合速率(P_n)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和水分利用效率(WUE)的日均值比对照(A)分别下降了11.3%、5.5%、10.4%、20.3%和6.3%,施硅条件下(Si₁、Si₂和Si₃)上述参数则分别下降了3.8%～5.5%、0.7%～4.8%、4.0%～8.7%、
7.4%～20.2%和0.7%～5.9%,说明UV-B增强降低了水稻P_n、C_i、T_r、g_s和WUE,而施硅能缓解UV-B增强引起的抑制效应.UV-B增强下施硅处理(Si₁、Si₂和Si₃)的P_n、C_i、g_s和WUE的日均值比不施硅对照(E+Si₀)分别提高了16.9%～28.0%、3.5%～14.3%、16.8%～38.7%、29.0%～51.2%,T_r降低了1.9%～10.8%,说明施硅通过显著提高水稻P_n、C_i、g_s和WUE,降低T_r,以缓解UV-B增强引起的抑制效应.不同施硅处理对UV-B增强的缓解效应存在明显差异,表现为Si₃ >S/a#₂>Si₁>Si₀.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物再利用,而且可有效缓解UV-B增强对水稻光合和蒸腾生理的抑制作用.